嵌入式数字视频监控系统中串口通信的设计与实现.docxVIP

电子科技 2005 年第 11 期 总第 194 期嵌入式数字视频监控系统中串口通信的设计与实现　许春冬 １陈良军 ２　1. 江西理工大学 信息工程学院 江西 赣州 3410002. 同济大学 电子与信息工程学院 上海 200092　摘　　要　嵌入式数字视频监控系统是一种典型的嵌入式应用 本文根据视频监控系统的实际功能需求 合理地设计了串行通讯的硬件接口 并且详细描述了其在嵌入式 Ｌｉｎｕｘ 环境下的软件设计过程 在此基础上 实现了与报警盒等串口设备的数据收发功能 　关键字　嵌入式系统Ｌｉｎｕｘ串口通信　中图分类号　ＴＰ３１６．２　　１　　引　　言　在当前的计算机领域中 嵌入式系统的应用已２　　硬件接口设计　经过多年使用和发展 目前已经有多种串口通经十分广泛 不仅渗透到社会 军事 交通 通信信接口标准但都是在RS-232C标准的基础上经过等相关行业 而且深入到家电 娱乐 艺术 社会文化等各个领域 掀起了一场数字化技术革命 对改进而形成的 RS-232C标准是美国EIA与BELL等公司一起开发的通信协议 它适合于数据传输速率于当前的主流视频监控系统来说虽然还是以 PC在020000bit/s范围内的通信 由于RS-232C标准具平台为主 但是由于嵌入式系统具有便利灵活 性价比高 嵌入性强等优势 开发基于嵌入式的数字视频系统成为必然的趋势嵌入式数字视频监控系统应用广泛 主要涉及到金融 电力 交通 通信 智能小区等领域 系统除了要完成其最基本的监视录像功能 对相关外有连线简单 编程方便及价格便宜等优点 被广泛应用于各种计算机系统中 我们的嵌入式系统串口通信的设计同样采取RS-232C标准系统选择 AMD 公司的 Au1500 属于 mips 体系结构 高性能 32bit 嵌入式 CPU 作为主处理器串口通信接口芯片 MAX3221 用于 TTL 电平到 EIA围设备的操作控制及报警联动的功能也是必不可电平的转换对于一般终端设备可以直接连接在少的 例如 通过云台解码器实现对摄像机云台的控制以及通过开关量检测 图像移动侦测 视频丢失 图像遮盖等告警进行输出联动等 系统的这些功能都要通过串口通信得以实现AMD Alchemy? Au1500 处理器是基于 MIPSRS232 总线的接口上 对于一些需要长距离信号传输的设备 先通过一个转换器把 RS232 总线接口转换为 RS485 总线接口 再与远端设备相连接 具体接口如图 1 所示特点 并且支持多种操作系统 如 WinCE VxWorks指令集的片上系统 SOC具有高性能 低功耗的和 Linux 等它在内部高度集成了存储控制器和大收稿日期2005-08-04量外设器件 其中 包括两个 UART 接口 UART061嵌入式数字视频监控系统中串口通信的设计与实现　和 UART3具有 16 位的发送和接收 FIFOs 中断设备文件的操作方式是系统调用 由 file_operations允许寄存器uart_intenFIFO 控 制 寄 存 器结构实现系统调用 这个结构的每一个成员的名字uart_fifoctrl波特率时钟分割寄存器都对应着一个系统调用 用户进程对设备文件进行uart_clkdiv等类似与个人电脑上的工业标准操作时 系统调用通过设备文件的主设备号找到相16650 UART UART0 只使用 U0_TXD 和 U0_RXD两个引脚分别进行数据的发送和接收 而要通过连接调制解调器进行通信则必须使用 UART3 此系统选用 UART0 与 MAX3221 来承担串口通信任务３　　软件设计　此系统选用嵌入式 linux 作为其操作系统 嵌入应的设备驱动程序 然后读取这个数据结构相应的函数指针 接着把控制权交给该函数 操作就由用户空间转入内核空间３．２　串口通信编程　在 Linux 操作系统中 都已经带有常用设备的驱动程序 当然也包括串口驱动 除非有特殊要求我们不必另外开发串口驱动程序 只需调用系统提式 Linux 是一种由裁剪过的内核和根据需要定制的供的操作函数就可以访问相应的串口在嵌入式系统模块组成的小型操作系统 其特点是 内核微小 支持 X86 MIPS 等 30 多种 8bit 64bitMPU 和MCU 设备驱动程序作为操作系统和物理设备之间Linux 系统中 串行端口 1 和端口 2 分别对应于设备文件/dev/ttyS0 和/dev/ttyS1３．２．１　访问串口　的接口 是在嵌入式 linux 环境下进行软件编程的1打开一个串口基础类似于普通文件串口也使用 open()函数打开３．１　嵌入式 ｌｉｎｕｘ 设备驱动　例如/*打开串口 1成功返回文件描述符 出错Linux 系 统 的 设 备 主 要 分 为 字 符 设 备char返回-1*/device块设备 block d